高靈敏度的RFID射頻前端電路設(shè)計.pdf

1、超高頻射頻識別(UHF RFID)技術(shù)作為一種遠(yuǎn)程自動識別技術(shù)，由于其具有識別速度快、壽命長、存儲容量大、可靠性高等優(yōu)點，在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。而標(biāo)簽芯片作為RFID系統(tǒng)的重要組成部分，其靈敏度關(guān)系到RFID的識別距離，是集成電路設(shè)計中需要考量的一個重要指標(biāo)。
　　本文設(shè)計的UHF RFID標(biāo)簽射頻前端電路工作頻率為900MHz，主要包含高靈敏度的RF-DC倍壓整流電路、低功耗電壓基準(zhǔn)電路以及低功耗低壓差線性穩(wěn)壓源電路(LDO)

2、等模塊。電路通過RF-DC整流，將接收到的射頻能量轉(zhuǎn)化成直流電壓，并通過穩(wěn)壓電路輸出給后級電路。其整流電路靈敏度小于-20dBm，整流效率大于30％，而整體功耗小于4μW，整體版圖面積小于0.1mm2。
　　本論文所做的研究工作主要如下:
　　(1)介紹無源UHF RFID標(biāo)簽射頻前端電路的整體結(jié)構(gòu)與基本原理，并分析各電路模塊的基本原理、電路結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵參數(shù)。對于RF-DC倍壓整流電路，利用MATLAB擬合以功率源作為激勵的

3、整流電路輸出公式，分析輸入功率、負(fù)載、導(dǎo)通電阻、閾值電壓等參數(shù)對輸出電壓以及整流效率的影響。
　　(2)完成各模塊的原理圖設(shè)計，并給出前仿真結(jié)果以及分析結(jié)論。對于RF-DC整流電路，采用CMOS閾值自補(bǔ)償技術(shù)，以節(jié)省額外的dummy管，提高電路靈敏度與整流效率。對于電壓基準(zhǔn)電路與LDO電路，則利用MOS管亞閾特性，實現(xiàn)了超低功耗設(shè)計。
　　(3)完成各電路模塊的版圖設(shè)計，并給出后仿真結(jié)果。
　　本文基于SMIC180n

4、m標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝，利用Cadence IC5141進(jìn)行電路設(shè)計與仿真。仿真結(jié)果表明:本文設(shè)計的RF-DC倍壓整流電路在負(fù)載電阻為1MΩ時，輸出電壓為1.3V，靈敏度達(dá)到-23dBm(約5μW)，整流效率為33.42％。低功耗電壓基準(zhǔn)輸出參考電壓為530mV，在-20℃～100℃的溫度范圍內(nèi)，溫漂系數(shù)低于40ppm/℃，而靜態(tài)電流小于100nA。低功耗LDO穩(wěn)定輸出1V電壓，最大輸出電流為100μA，而靜態(tài)電流小于300nA。整體芯片的